Aktuelle Projekte

Von Mäusen und Menschen: Warum wir altern

Unser Ziel ist es, das genetische Programm zu verstehen, das Grundlage eines gesundes Alternsprozesses bei Mäusen und Menschen ist, und ncRNAs als Biomarker des Alterns zu finden. Dafür analysieren wir riesige RNA-Seq-Datensammlungen, die aus unterschiedlichsten Geweben von Mäusen und Menschen verschiedenen Alters stammen. Neben Differentialanalysen der Genexpression bekannter mRNAs und ncRNAs führen wir auch Signalweg- und SNP-Analysen durch oder clustern Genexpressionsmuster und chromosomale Hotspots. Auf diese Weise hoffen wir, neue Alternsgene zu identifizieren und zu beschreiben. Das Forschungsprojekt erfolgt in Kooperation mit dem Team von Prof. Dr. Witte von der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums Jena.

Die Bedeutung von MicroRNAs für das Altern

In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Alessandro Cellerino untersuchen wir die Rolle, die miRNAs für die Alterung des kurzlebigen Fisches Nothobranchius furzeri spielen. Dafür analysieren wir sequenzierte Daten kleiner RNAs aus unterschiedlichen Gewebetypen von Fischen verschiedenen Alters, um besser zu verstehen, wie miRNA reguliert werden. Außerdem können wir mit Analysen des genetischen Netzwerks und vergleichender genomischer Konservation Ähnlichkeiten zwischen N. furzeri und anderen Fischen berechnen.

Alternsrelevante RNA:DNA-Dreifachstrukturen

Neueste Studien haben gezeigt, dass einige lange nicht-codierende RNAs (lncRNAs) direkt an DNA binden, indem sie RNA:DNA-Dreifachhelixe (Triplexe) oder sogar G-Vierfachstrukturen (Quadruplexe G4) an den Polypurinen bilden. Interessanterweise gibt es solche Sequenzmotive besonders häufig in Promotorregionen von Proto-Onkogenen (z.B. Myc oder Kras). Das lässt vermuten, dass lncRNAs eine Rolle bei der Regulation oder Expression von Genen spielen, die mit Krebs im Zusammenhang stehen. In diesem Projekt wollen wir herausfinden, wie lncRNAs sowie Tiplex-und G4-Strukturen Zellen in Maus und Mensch epigenetisch regulieren, die ein fortgeschrittenes Stadium von Brustkrebs haben. Dafür sequenzieren wir isolierte DNA, um Triplex- und G4-Strukturen in onkogenen Promoter- und anderen Genomregionen nachzuweisen. Mithilfe protemonischer Verfahren wollen wir die epigenetischen Faktoren aufdecken, die mit Triplex- und G4-Strukturen im Zusammenhang stehen, um besser zu verstehen, wie diese Moleküle Chromatinstrukturen beeinflussen.

Nicht-codierende RNA-Elemente als Ursache des X-gebundenen Dystonia-Parkinsons

Mithilfe von RNA-Sequenzierung wollen wir untersuchen, welche ncRNAs an der Entwicklung von X-gebundenem Dystonia-Parkinson (XDP) beteiligt sind, einer Erbkrankheit, bei der es zu einer fortscheitenden neurodegenerativen Bewegungseinschränkung mit Symptomen von Dystonie und Parkinson kommt. Obwohl bereits vor 20 Jahren der Ursprung der Erkrankung im Umfeld des TAF1-Gens ausgemacht werden konnte (einer wichtigen Komponente des Transkriptionssystems), ist noch immer unklar, wie genau die Sequenzveränderungen zur Bildung von XDP führen. Da die Sequenzveränderungen unausgelesene Regionen des Genoms betreffen, wird vermutet, dass Regulierungselemente betroffen sind, so dass es durch eine fehlerhafte Gentranskription im Gehirn zu neuronalen Schädigungen kommt. Durch den Vergleich von Transkriptomdaten von Patienten mit denen einer gesunden Kontrollgruppe wollen wir diejenigen RNA-Elemente identifizieren, die Träger der XDP-Mutation sind, und hirn- und striatumspezifische Veränderungen der Transkriptomdiversität und -häufigkeit untersuchen. Die Ergebnisse dieser computergestützten bioinformatischen Analysen sollen dann im Labor an endogenem Biomaterial validiert werden.